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Es ist bereits vorgeschlagen worden, die auf Freileitungen entstehenden mechanischen Schwingungen der Leitung dadurch zu vermindern, dass man an der Leitung Vorrichtungen aufhängt, die aus einem durch Masse und Elastizität wirkenden schwingungsfähigen Gebilde bestehen. Durch die Schwingungen der Leitung werden auch die daran angehängten Dämpfvorrichtungen zu Schwingungen erregt, die auf die Leitungsschwingungen zurückwirken.
Die Vorrichtungen ergeben nur dann eine ausreichend günstige Wirkung, wenn ihre Masse, Elastizität und Dämpfung bestimmten Bedingungen entsprechen und wenn die Dämpfer ferner an bestimmten Stellen der Leitung aufgehängt sind. Bisher wurden die einzelnen Werte der zu berücksichtigenden Grössen nicht von vornherein bestimmt. Man stellte vielmehr Versuchsvorrichtungen her und hängte sie an einer beliebigen Stelle der Leitung auf. Zeigte sich dann, dass keine dämpfende Wirkung eintrat, so nahm man einen andern Dämpfer oder hängte den Dämpfer an eine andere Stelle, bis sich ein befriedigendes Ergebnis zeigte.
Es ist offensichtlich, dass infolge der grossen Variationsmöglichkeit der verschiedenen Grössen auf diese Weise nicht das Optimum der erreichbaren Wirkung erzielt werden kann. Ferner ist festgestellt worden, dass eine Anordnung, die nach dem oben erläuterten Verfahren gefunden worden ist, nicht immer die beobachtete befriedigende Wirkung brachte, sondern dass bei andern Windverhältnissen die Wirkung des Dämpfers unzureichend war. Das beruht darauf, dass bei ein und derselben Leitung Schwingungen auftreten, deren Frequenz bzw. Wellenlängen stark voneinander abweichen. In normalen Fällen treten schon Unterschiede der Wellenlängen auf, die sich wie 1 : 3 verhalten. Dieser Wert wird in Ausnahmefällen noch ungünstiger.
Diese Schwierigkeiten lassen es erklärlich erscheinen, dass bisher die Meinungen über den Wert der schwingenden Dämpfvorrichtungen noch geteilt waren und dass in vielen Fällen durch Versuche beobachtet worden ist, dass sich durch die benutzten Dämpfvorrichtungen überhaupt keine Verminderung der Seilschwingungen ergeben.
Durch die Erfindung wird die bisher vorliegende Unsicherheit beseitigt und die Möglichkeit gegeben, von vornherein Vorrichtungen bzw. bestimmte Aufhängestellen für die Vorrichtungen an der Leitung zu ermitteln, bei denen sich im Bereich der zu erwartenden Frequenzen mit Bestimmtheit eine dämpfende Wirkung, u. zw. ein Optimum, ergibt. Nach der Erfindung werden die Dämpfer so eingerichtet und an solchen Stellen der Freileitung aufgehängt, dass die Anordnung folgender Bedingung entspricht.
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In dieser Bedingung bedeuten für die auftretenden Schwingungen kennzeichnende Grössen : a = Wellengeschwindigkeit auf dem Seil in cm/sec,
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(0 = Kreisfrequenz der auftretenden Schwingungen in see-1.
Die für die Bemessung und Aufhängung der schwingenden Dämpfvorrichtung kennzeichnenden Grössen haben die Bedeutung :
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v = Kreisfrequenz des Schwingungsdämpfers ohne Berücksichtigung der Reibung in sec-', p = doppelter Dämpfungsexponent des Schwingungsdämpfers in see-1, b = Abstand des Schwingungsdämpfers vom Seilaufhängepunkt in ein.
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doppelte Dämpfungsexponent p ist sonach direkt proportional der Reibungskraft und umgekehrt proportional der Seilmasse m.
Die Bedingungen beruhen auf Versuchen an Freileitungen und auf einer an den Versuchen kontrollierten Rechnung, die aus der Differentialgleichung der schwingenden Saite die Seilbewegung unter Einwirkung des Schwingungsdämpfers bestimmt. Die Rechnung wurde für den Resonanzfall als ungünstigen Fall durchgeführt. Bedingung 1 entspricht der Forderung, dass zur Verminderung der Seibeanspruchung an den Klemmen ein möglichst kleiner Winkelausschlag des Seiles erwünscht ist. Dort wurde bisher die Hauptbeanspruchung der Seile festgestellt.
Bedingung 2 entspricht der weiteren Annahme, dass auch am Aufhängepunkt des Schwingungsdämpfers kein zu grosser Winkelausschlag auftreten soll, da sonst zwar in den Aufhängestellen der Leitung Überbeanspruchungen vermieden sind, aber unter Umständen doch eine Überbeanspruchung an der Aufhängestelle des Schwingungsdämpfers auftreten könnte.
Eine Anordnung nach der Erfindung wird aus den oben angegebenen Bedingungen in
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ist. Ist die Bedingung nicht erreicht, so liefert die Durchbrechung schon eine Reihe von Anhaltspunkten für weitere Werte, die den Bedingungen entsprechen. Gegebenenfalls ist eine wiederholte Annahme von Werten erforderlich. Immer aber ist es auf diese Weise möglich, Werte zu finden, die den Bedingungen entsprechen.
Das Ergebnis lässt sich dann auf jeden beliebigen Einzelfall gleichen Frequenzbereiches anwenden durch Einsetzen der jeweiligen Wellengeschwindigkeit a, der Seilmasse in und der auftretenden Schwingungsfrequenzen #.
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einer Wellengeschwindigkeit von α # 16.000 cm/sec, einem Seilgewicht je cm Länge von 1n. g # 0#004 kg/cm und auftretende Schwingungsfrequenzen von 10-40 Hz (also Kreisfrequenzen 62'8 - 251 sec-l) vor, so ergibt sich die Eigenfrequenz des Schwingungsdämpfers
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Vorrichtung vom Seilaufhängepunkt zu
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PATENT-ANSPRÜCHE :
1.
Freileitung mit Schwingungsdämpfern, dadurch gekennzeichnet. dass die Anordnung der Bedingung entspricht :
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worin α # Wellengeschwindigkeit auf dem Seil in em/sec, m = Seilmasse je Längeneinheit in kg. sec3/cm2, to = Kreisfrequenz der auftretenden Schwingungen in sec-', jj. = Massenverhältnis Schwingungsdämpfermasse : Masse eines 1 cm langen Seilstückes, v = Kreisfrequenz des Schwingungsdämpfers ohne Berücksichtigung der Reibung in sec-', p = doppelter Dämpfungsexponent des Schwingungsdämpfers in sec-1,
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It has already been proposed to reduce the mechanical vibrations of the line occurring on overhead lines by hanging devices on the line which consist of an oscillatable structure acting through mass and elasticity. The vibrations in the line also cause the damping devices attached to it to vibrate, which react on the line vibrations.
The devices only produce a sufficiently beneficial effect if their mass, elasticity and damping correspond to certain conditions and if the dampers are furthermore suspended at certain points on the line. So far, the individual values of the variables to be taken into account have not been determined in advance. Rather, experimental devices were made and hung up anywhere on the line. If it was then found that there was no dampening effect, another damper was used or the damper was hung in another place until the result was satisfactory.
It is obvious that, due to the wide range of possible variations of the different sizes, the optimum effect that can be achieved cannot be achieved in this way. It has also been found that an arrangement that has been found by the method explained above did not always produce the observed satisfactory effect, but that the effect of the damper was insufficient in other wind conditions. This is based on the fact that vibrations occur in one and the same line, the frequency or wavelength of which differ greatly from one another. In normal cases, there are already differences in the wavelengths that behave like 1: 3. This value becomes even more unfavorable in exceptional cases.
These difficulties make it understandable that up to now the opinions about the value of the vibrating damping devices were still divided and that in many cases it has been observed through experiments that the damping devices used do not reduce the cable vibrations at all.
The invention eliminates the previously existing uncertainty and gives the opportunity to determine from the outset devices or specific suspension points for the devices on the line, in which there is a damping effect in the range of the expected frequencies with certainty, u. between an optimum, results. According to the invention, the dampers are set up and suspended at such points on the overhead line that the arrangement corresponds to the following condition.
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In this condition, the following values are characteristic of the vibrations that occur: a = wave speed on the rope in cm / sec,
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(0 = angular frequency of the vibrations occurring in see-1.
The variables that characterize the dimensioning and suspension of the vibrating damping device have the following meaning:
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v = angular frequency of the vibration damper without taking into account the friction in sec- ', p = double the damping exponent of the vibration damper in see-1, b = distance of the vibration damper from the rope suspension point in a.
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double damping exponent p is therefore directly proportional to the frictional force and inversely proportional to the rope mass m.
The conditions are based on tests on overhead lines and on a calculation controlled by the tests, which determines the rope movement under the action of the vibration damper from the differential equation of the vibrating string. The calculation was carried out as an unfavorable case for the resonance case. Condition 1 corresponds to the requirement that the rope should have the smallest possible angular deflection in order to reduce the load on the clamps. So far, the main stress on the ropes has been determined there.
Condition 2 corresponds to the further assumption that too large an angular deflection should not occur at the suspension point of the vibration damper, since otherwise overstressing would be avoided in the suspension points of the line, but under certain circumstances an overstressing could occur at the suspension point of the vibration damper.
An arrangement according to the invention is based on the conditions given above in
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is. If the condition is not reached, then the breakthrough already provides a number of clues for further values that correspond to the conditions. If necessary, repeated assumption of values is necessary. In this way, however, it is always possible to find values which correspond to the conditions.
The result can then be applied to any individual case of the same frequency range by inserting the respective wave speed a, the rope mass in and the occurring oscillation frequencies #.
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a wave speed of? # 16,000 cm / sec, a rope weight per cm length of 1n. g # 0 # 004 kg / cm and occurring oscillation frequencies of 10-40 Hz (i.e. circular frequencies 62'8 - 251 sec-l), then the natural frequency of the vibration damper results
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Device from the rope suspension point to
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PATENT CLAIMS:
1.
Overhead line with vibration dampers, characterized. that the arrangement corresponds to the condition:
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where? # Wave speed on the rope in em / sec, m = rope mass per unit of length in kg. sec3 / cm2, to = angular frequency of the occurring vibrations in sec- ', jj. = Mass ratio of vibration damper mass: mass of a 1 cm long piece of rope, v = angular frequency of the vibration damper without taking friction into account in sec- ', p = double the damping exponent of the vibration damper in sec-1,
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